2016年、二軍公式戦での登板は無く、三軍戦では15試合に登板し、32回1/3を投げ、0勝5敗、防御率5.57でシーズンを終えた。2017年、今シーズンも二軍公式戦での登板機会は得られなかったが、三軍戦において、21試合の登板で58イニングを投げ、2勝2敗、防御率3.26と、前年より好成績を挙げる。シーズンオフの10月19日、11月25日から台湾で開催される2017アジアウインターベースボールリーグにおいて、NPBウエスタン選抜に選出された。2018年、3年目で二軍公式戦で2試合の登板登板機会を掴み、三軍戦では24試合で111回を投げ、10勝7敗、防御率3.16の成績を残す。10月31日、規定により自由契約公示。同年12月1日に育成選手として再契約された。2019年、二軍公式戦の登板機会はなく、三軍戦で28試合の登板で31回2/3を投げ、0勝0敗1セーブ、防御率5.68を記録する。
慶徳小学校の4年生から春日少年野球クラブで野球を始め、藤園中学校では軟式野球部で捕手をしていた。 ルーテル学院高等学校に進学。1年生の夏の終わり頃から本格的に投手に転向する。2015年10月22日に行われたプロ野球ドラフト会議で福岡ソフトバンクホークスから育成選手ドラフト4巡目で指名され、支度金300万円、年俸270万円(いずれも推定)で入団した。背番号は136。
小中高とゲームばかりで、漫画は友だちからオススメを借りることのほうが多く、小学校の頃、『ハイスクール!奇面組』や『こいつら100%伝説』などギャグマンガを、中学では萩尾望都の作品を、高校では『風の谷のナウシカ』や『AKIRA』を読み、衝撃を受ける。大学進学時に北海道に移住。卒業後はデザイン会社に就職してエディトリアルデザイナーをしていたが、ふと、自分の考えを全部盛り込んだもの「ひとりで企画、編集、デザインまでやったら楽しそうだな」を力一杯出来るのは漫画ではないかと思い描き始める。2006年、月刊アフタヌーン（講談社）誌にて『虫と歌』でデビュー、以降同誌を主な媒体として作品を発表する。『虫と歌』が初めてちゃんと描いた漫画であり、これがダメなら漫画家は諦めるつもりでいた。デビュー後は一貫して読み切りなど短編をメインに発表し、それらは単行本に所収されるかたちで2009年と2011年にそれぞれ『虫と歌 市川春子作品集』『25時のバカンス 市川春子作品集II』として上梓された。2012年、今まで書き溜めていたものの完成まで仕上げたことはなかったプロットやアイデアなどの下書きを原型として自身初となる長編『宝石の国』を連載開始する。2006年、『虫と歌』にてアフタヌーン四季賞2006年夏の四季大賞を受賞しデビュー。2007年、『月刊アフタヌーン』（講談社）において読み切り作品が数度に渡り掲載される。2009年11月20日にそれらの読み切り作品を収めた短編集である初の単行本『虫と歌』が刊行。2010年、『虫と歌』で第14回手塚治虫文化賞新生賞受賞。2012年、自身初となる長編連載『宝石の国』を開始。2017年10月に『宝石の国』がテレビアニメ化され放映開始された。
2013年2月26日からパクレゼルヴによりMobageでソーシャルゲームが提供された。プレイヤーはキャラクターを集めて強化しながら、パーティーを組み、自分の正義を証明するために勝利を目指すソーシャルカードバトルゲーム。カードイラストはトムス・エンタテインメントが担当している。
2012年4月より、読売テレビ・TOKYO MX・BS11にて放送。全13話。ナレーションは遠藤憲一が務めている。原作者が脚本会議に参加しており、アニメ用に再構成している（ストーリー展開が原作と異なる）。
幼いころより雑誌に応募するなどモデルに憧れ、2014年、高校1年生の時に原宿でスカウトされ事務所に所属。演技に興味を持ちドラマデザイン社主催の女優育成プロジェクト「アクトレスインキュベーション」に第3期生として参加して演技のレッスンを続ける中、モデルとして雑誌『装苑』への出演が決まり、同年11月発売の同誌2015年1月号「ニューカマースペシャル」でデビューする。2016年11月発売のRADWIMPSのアルバム『人間開花』のジャケットビジュアルに抜擢され注目を集める。また、資生堂の企業文化誌『花椿』新装刊0号の表紙を飾る。「ひと目見たら忘れられない」圧倒的なインパクトを魅力に、有名百貨店やアパレルブランドなどさまざまな広告のメインビジュアルやファッション誌に起用される。2017年3月に行われた「Amazon Fashion Week TOKYO 2017A/W」のキービジュアルに起用される。また同月発売の『装苑』5月号より同誌専属モデルとなる。高校卒業後の2017年4月に文化服装学院ファッション流通科へ進学するものの、辞めて仕事に専念する。2018年3月には「パリ・コレクション 2018-19A/W」にてファッションブランド「UNDERCOVER」のショーモデルを務め、パリコレデビュー。女優の二階堂ふみがカメラマンとして初めて撮影する写真集の被写体に選ばれて、同年4月に写真集『月刊モトーラ世理奈・夏 写真 二階堂ふみ』を発表する。初めて本格的に演技に挑戦した2018年6月公開の映画『少女邂逅』で、200人以上の応募者の中から選ばれて保紫萌香ともにダブル主演を務め、長編映画に初主演。同年8月には『透明なゆりかご』でNHKテレビドラマに初出演し難役を演じて注目を集め、女優として今後「面白い存在」になるかもとして担当プロデューサーから期待を受ける。2019年1月には『レ・ミゼラブル 終わりなき旅路』で民放ドラマに初出演。2020年2月公開予定の映画『恋恋豆花』で2,000人の中からオーディションを勝ち抜いて主演を務める。2019年7月にはフィッシュマンズの代表曲「いかれたBaby」のカバーを12インチシングル盤及び音楽配信にてリリースして歌手としてもデビューする。